Р и с . 9. Заболачивание водоема путем нарастания сплавины (по С. Н. Тюремно - ву, 1976):
а — в водоеме с минерализованной водой; б — в водоеме с мягкой слабоминерализован ной водой; в — в водоеме с неминерализованной водой; 1 — древесно-осоковый торф; 2 — осоково-ситниковый торф; 3 — осоково-шейхцериевый торф; 4 — тростниковый торф; 5 — сфагновый торф; 6 — смешанно-водорослевый сапропель; 7 — глинистый сапропель
мерзлоты, слабой водопроницаемости почв и пород, наличия вла гоемкого органического покрова на поверхности — мощной подстилки или мохово-лишайникового ковра. В том случае об разуются верховые олиготрофные, реже мезотрофные болота.
Заболачивание намывными склоновыми и русловыми водами приводит к возникновению низинных или переходных болот на подножьях склонов и в речных долинах. При грунтовом забо лачивании формируются низинные болота. Заболачивание может иметь место при мягких, жестких и соленых грунтовых водах. В первом случае в болотных почвах наблюдаются отложения
болотной |
руды — больших скоплений |
лимонита, во втором — от |
ложения |
болотного мергеля, а в |
третьем — водорастворимых |
солей. |
|
|
Заболачивание почв может быть следствием изменения гид рологического режима деятельностью человека. Наиболее рас пространенные примеры таких явлений: заболачивание вырубок во влажно-лесном поясе при снятии транспирационной функции леса; подтопление обширных пространств вокруг водохранилищ и открытых земляных каналов в результате инфильтрации и подъ ема уровня грунтовых вод; заболачивание орошаемых полей в результате избыточных поливов при отсутствии искусственного дренажа.
По характеру водного питания и обеспеченности элементами минерального питания болота делятся на верховые (олиготроф ные), переходные (мезотрофные) и низинные (эутрофные). Верховые болота возникают на водораздельных пространствах в результате атмосферного переувлажнения или нарастания сплавины на озерах. Их характеризует бедность элементами минерального питания растений, кислая реакция среды, преимущественное развитие сфагновых мхов. Переходные болота образуются путем смешанного заболачивания и имеют атмосферно-грунтовый тип питания. Соответственно они имеют переходные характеристики. Низинные болота формируются при грунтовом увлажнении или зарастании озер. Они богаты элементами минерального питания
43
растений, имеют нейтральную реакцию среды, отличаются акку муляцией соединений железа, извести, солей. Это типичные пред ставители аккумулятивных ландшафтов, являющихся геохимиче скими барьерами для многих веществ.
Для болотообразования и формирования болотных почв характерны два сопряженных процесса — торфообразование в верхней части профиля и оглеение в нижней. Соответственно профиль болотных почв обычно имеет простое строение Т (A)-G.
Торф — это продукт специфической трансформации мертвого органического вещества в условиях анаэробиозиса, когда проис ходит накопление промежуточных продуктов распада органичес ких соединений и их консервация. По составу торф может быть древесным, древесно-осоковым, древесно-моховым, осоковым, зеленомоховым, сфагновым. Соответственно меняется его био химический состав, связанный с составом растений-торфообра- зователей (табл. 2).
Т а б л и ц а 2. Содержание углеводов
в растениях-торфообразователях, % на сухое органическое вещество
Растения |
Целлюлоза |
Углеводы, легко- |
гидролизуемые |
||
|
|
2%-ной HCI |
|
|
|
Древесные |
45—59 |
20 |
Травы |
25—32 |
40 |
Мхи |
15—18 |
60 |
Лишайники |
2—5 |
90 |
|
|
|
Существенно изменчива зольность торфов. Для верховых торфов она составляет (в %) 0,5—3,5 при рН 2,8—3,6; для переходных — 4—7 при рН 3,6—4,8; для низинных — 5—18 при рН 5—7. При наличии минеральных примесей зольность торфа может возрастать до 20—30%- Встречаются торфа с высоким содержанием извести или лимонита.
Степень разложенности торфа имеет существенное значение
для |
его характеристики |
как природного ресурса. Она может |
быть |
определена чисто |
морфологически либо количественно |
на основании измерения соотношения между разложившимся материалом и сохранившими строение растительными остатками. Степень разложенности торфа можно определить и по показа телю его гумификации (ПГТ), который вычисляется путем умно жения содержания гуминовых кислот в торфе (Сг к , %) на показа тель их оптической плотности Е4,650,001 % (Д. С. Орлов, Т. А. Горе лова) :
ПГТ = СгкЕ4,650,001%.
Соответственно этому показателю степень гумификации торфа может быть выражена как
44
очень |
низкая............ |
<0,5 |
высокая................. |
2,5-3,5 |
низкая |
........................ |
0,5 - 1,5 |
очень в ы с о к а я . . . . . . |
3 , 5 - 4 , 5 |
средняя....................... |
1,5-2,5 |
|
|
|
При торфообразовании наблюдается обеднение торфа золь ными элементами по сравнению с их содержанием в рас- тениях-торфообразователях верховых болот. В низинных же и переходных болотах имеет место обратная картина за счет допол нительного поступления элементов в торф с грунтовыми водами (табл. 3).
Избыточное атмосферное (при низком испарении) или грун товое увлажнение болотных почв усугубляется высокой водоудерживающей способностью торфа, которая может превышать
|
Т а б л и ц а |
3. Изменение |
химического состава |
|
|
||||||
при торфообразовании (В. Н. Ефимов, 1961): % |
на сухую массу; |
|
|||||||||
|
в числителе для растений, в знаменателе для торфа |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип торфа |
|
Сырая |
SiO2 |
Fe2O3 |
|
Al2О3 |
|
СаО |
MgO |
SO3 |
|
|
|
зола |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Верховой |
|
|
3,8 |
1,95 |
0,21 |
|
0,25 |
|
0,38 |
0,28 |
0,19 |
|
|
1,5 |
0,63 |
0,13 |
|
0,19 |
|
0,21 |
0,07 |
0,11 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Переходный |
|
4,7 |
2,12 |
0,29 |
|
0,37 |
|
0,49 |
0,29 |
0,25 |
|
|
4,9 |
1,72 |
0,82 |
|
0,92 |
|
0,54 |
0,16 |
0,32 |
||
|
|
|
|
|
|||||||
Низинный |
на известковом |
туфе |
5,8 |
1,77 |
0,30 |
|
0,40 |
|
1,32 |
0,52 |
0,27 |
30,9 |
2,65 |
1,83 |
|
0,72 |
|
3,61 |
0,51 |
0,64 |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
Низинный приморский |
|
6,2 |
2,01 |
0,27 |
|
0,02 |
|
0,48 |
0,30 |
0,38 |
|
|
22,6 |
7,25 |
0,64 |
|
1,11 |
|
7,16 |
1,03 |
1,87 |
||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1000%. В |
результате торф всегда |
перенасыщен |
водой, |
что |
ведет |
||||||
к дефициту кислорода, заторможенности биохимических процес сов и биологического круговорота веществ в целом.
Торфяной горизонт в болотных почвах подстилается на той или иной глубине глеевым горизонтом. В зависимости от мощ
ности торфяного слоя (в см) выделяются |
виды болотных почв: |
|
торфянисто-глеевая...............<30 торфяная |
среднемощная ..100-200 |
|
торфяно-глеевая...................30-50 |
торфяная |
мощная ................ >200 |
торфяная маломощная.......50-100 |
|
|
Среди болотных почв выделяются три типа: торфяные вер ховые, торфяные низинные и болотные минеральные почвы.
Торфяные верховые почвы характеризуются низкозольным сильнокислым торфом преимущественно слабой степени разложенности. Такой торф не используется на удобрение, он не только бесполезен, но может оказаться вредным, содержа много восстановленных токсичных соединений. Однако после исполь зования в качестве подстилки скоту или после существенной минерализации и компостирования может идти на удобрение. Большое количество такого торфа добывается на топливо.
45
Т а б л и ц а 4. Химическая характеристика различных торфов, % (по Н. И. Пьявченко, 1985)
|
|
Степень |
|
|
|
|
|
|
|
|
к2О |
Степень на |
|
Группа торфа |
|
разложе |
|
N |
|
|
СаО |
|
Р2О5 |
сыщенности |
|||
|
|
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
основаниями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Низинный |
торф |
|
|
|
||||
Моховая |
|
- 25 |
|
1,6-2,6 |
|
1,5-3,0 |
|
|
|
|
|||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Травяная |
|
2 5 - 4 0 |
|
1,8-2,5 |
|
2,0-3,5 |
0,05-0,4 |
0,03-0,2 |
65 |
||||
Древесная |
|
35 |
- 6 0 |
|
2,0-3,8 |
|
2,5-5,0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переходный |
торф |
|
|
|
||||
Моховая |
|
- 25 |
|
1,2-2,0 |
|
0,5-1,0 |
|
|
|
|
|||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Травяная |
|
20 |
- 4 0 |
|
1,5-2,5 |
|
0,7-1,2 |
|
0,04-0,3 |
0,03-0,2 |
45 |
||
Древесная |
|
35 |
- 6 0 |
|
1,6-2,8 |
|
0,9-1,5 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Верховой |
торф |
|
|
|
||||
Моховая |
|
|
0,8-1,5 |
|
0,1-0,5 |
|
|
|
|
||||
|
5 - 2 0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Травяная |
|
20 |
- 30 |
|
1,2-2,0 |
|
0,1-0,6 |
|
0,03-0,2 |
0,02-0,2 |
25 |
||
Древесная |
|
35 |
- 6 0 |
|
1,4-2,0 |
|
0,1-0,7 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Торфяные |
низинные почвы |
более |
пригодны для использования |
||||||||||
в луговодстве и земледелии при условии осуществления необхо димых мелиоративных мероприятий, прежде всего осушения. Их торф характеризуется высокой зольностью, большим запасом элементов минерального питания, которые освобождаются в дос тупной форме при минерализации.
Болотные минеральные почвы представлены тремя подтипами: перегнойно-глеевые почвы с содержанием органического веще ства 15—30%; дерново-глеевые почвы с содержанием органического вещества до 15%; иловато-глеевые почвы, оглеенные с поверхности. В международной номенклатуре эти почвы получили название глейсолей, а в СССР иногда называются глееземами. Это почвы низинных или переходных болот, в которых аккумуляция орга нического вещества не дошла до стадии торфообразования.
Торф торфяных болот — это ценный природный ресурс, используемый в промышленности и земледелии. Общие запасы торфа в мире оцениваются в 275 млрд. т, из которых около 158 млрд. т, или 57%, сосредоточено в СССР (С. А. Оленин, 1972). Около 64% всех торфяных запасов СССР находится в Западной Сибири. Ежегодно в СССР добывается около 200 млн. т(96% ми ровой добычи) преимущественно на топливо и частично для нужд химической промышленности. Торф с низкой степенью разложенности и низкой зольностью используется для произ водства кормовых дрожжей, спирта, на подстилку скоту (как хороший газо- и водопоглотитель).
Интенсивно в СССР ведется осушение болот в целях освое ния болотных почв для луговодства и земледелия. При этом,
46
естественно, в первую очередь осваиваются низинные и переход ные болота, имеющие лучшие химические показатели (табл. 4). Они требуют меньше удобрений и более просты с точки зрения осушения и регулирования водного режима, чем верховые болота. В условиях хорошо проведенной мелиорации и культурного ис пользования мелиорированные болотные почвы дают высокие урожаи сельскохозяйственных культур и сеяных трав.
4.7. Заболоченные (полуболотные) почвы
Еще более широко, чем болотные, в природе распространены |
||
в различной степени заболоченные почвы, в которых заболачивание |
||
может быть |
как поверхностным, |
так и грунтовым. Обычно это |
проявляется |
в развитии оглеения |
в той или иной части почвен |
ного профиля.
Это явление отмечено во всех природных зонах, от гумидных
до супераридных и от полярных |
до |
тропических областей зем |
ного шара. В почвах гумидных |
зон |
дополнительное увлажнение |
и соответствующее развитие оглеения в профиле ведет к снижению почвенного плодородия, в субаридных же и аридных зонах до полнительное грунтовое увлажнение в нижней части почвы при
отсутствии |
засоления способствует повышению |
ее плодородия |
и росту |
продуктивности растительности. Эта |
разница нашла |
и свое терминологическое выражение: для почв гумидных зон применяется понятие глееватости или заболоченности (полу болотные почвы), а для почв субаридных и аридных зон исполь зуется понятие «луговости», хотя по существу это одно и то же явление слабого гидроморфизма, накладывающегося на какой-то основной тип почвообразования.
Особняком стоят собственно луговые (внепойменные) почвы, распространенные под травянистой луговой растительностью в различных природных зонах при относительно близких (1,5—2 м) пресных грунтовых водах. Гидроморфизм в них проявляется в оглеении нижней части профиля, дополнительном увлажнении всего профиля при капиллярном подпитывании корнеобитаемого слоя, повышенной гумусированности и обеспеченности элементами ми нерального питания растений.
Водный режим луговых почв характеризуется как переходный полупромывной — десуктивно-выпотной, причем важно присутст вие именно пресных грунтовых вод.
В зависимости от зонального положения, луговые почвы довольно сильно различаются между собой по уровню потенци ального плодородия, степени гумусированности, насыщенности ос нованиями, засоленности или солонцеватости. Наиболее плодо родны они в зонах черноземных и каштановых почв.
Что касается полуболотных почв других типов, то они весьма многочисленны. Среди лесных почв гумидных и субгумидных районов выделяются типы подзолисто-глеевых (дерново-подзо-
47